Credit: J. Skowron / OGLE. Background image of the Large Magellanic Cloud: generated with bsrender written by Kevin Loch, using the ESA/Gaia database
Vanaf 2015 zijn met de LIGO- en Virgo-detectoren al meer dan negentig zwaartekrachtgolven gedetecteerd, bijna allemaal veroorzaakt door botsende zwarte gaten. Al die zwarte gaten waren ergens tussen de 20 en 100 zonsmassa en daarmee een stuk groter dan de zwarte gaten in ons eigen Melkwegstelsel, die gemiddeld 5-20 zonsmassa zijn – we hebben het dan over de ‘gewone’ stellaire zwarte gaten, niet de superzware broeders in de centra van sterrenstelsels. De zware botsende zwarte gaten bevonden zich op groter afstand van de aarde en één van de hypotheses is dat het vroege heelal bevolkt was met veel van die zware ‘primordiale’ zwarte gaten en dat donkere materie bestaat uit deze klasse van zwarte gaten. Maar dat laatste blijkt niet te kloppen, zo laat twintig jaar onderzoek zien dat in het kader van het OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) project door de Universiteit van Warschau is uitgevoerd. Bij dat onderzoek keken Przemek Mróz en zijn team naar zogeheten gravitationele microlenzen, ook wel zwaartekracht-microlenzen genoemd. Als er een grote klasse van zware zwarte gaten (20-100 zonsmassa) bestaat zou die ook in ons eigen Melkwegstelsel en diens begeleiders zooals de Grote Magelhaense Wolk moeten voorkomen. Dat zou dan merkbaar moeten zijn in de vorm van die microlenzen: als drie objecten op één lijn staan, de aarde, zo’n zwart gat én een ster op de achtergrond, dan zou het zwarte gaten het licht van de achtergrondster moeten verbuigen, aldus de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein (zie de afbeelding hieronder). Zo’n verbuiging van licht is te zien en dat is wat ze met OGLE al twee decennia doen.
Credit: J. Skowron / OGLE
Hoe lang zo’n gebeurtenis als een microlens duurt hangt af van de massa van het zwarte gat. Bij eentje van een zonsmassa kan dat enkele weken duren, bij een zwaar zwart gat van meer dan honderd zonsmassa kan dat enkele jaren duren. Tussen 2001 en 2020 werden met OGLE meer dan 80 miljoen sterren in de Grote Magelhaense Wolk in de gaten gehouden en werd gekeken of ze in lichtkracht dimden als gevolg van een microlens. Zou donkere materie bestaan uit zwarte gaten van 10 zonsmassa dan zou dat volgens de modellen in de genoemde periode 258 gravitationele microlenzen moeten hebben veroorzaakt, 99 microlenzen als de zwarte gaten 100 zonsmassa zwaar zijn en 27 microlenzen bij 1000-zonsmassa zwarte gaten. Hoeveel werden er daadwerkelijk gedetecteerd gedurende die twintig jaar? Dertien stuks! Dus veel minder dan de voorspelde aantallen áls donkere materie bestaat uit ware zwarte gaten (zie de afbeelding bovenaan).
#arXiv No massive black holes in the Milky Way halo https://t.co/YoF3hWHZz5 a search for the long-timescale microlensing events among the light curves of 78.7 million stars located in the Large Magellanic Cloud (LMC) that were monitored for 20 years (2001-2020) by OGLE survey. pic.twitter.com/X9GIaNNBvg
— Francis Villatoro (@emulenews) March 8, 2024
De waarnemingen laten zien dat donkere materie voor hooguit 1,2% bestaat uit zwarte gaten van 10 zonsmassa, hooguit 3% uit zwarte gaten van 100 zonsmassa en 11% uit zwarte gaten van 1000 zonsmassa. Dát dergelijke zware zwarte gaten bestaan is bewezen dankzij de LIGO- en Virgo-waarnemingen, alleen is die verklaring dat zij de donkere materie vormen niet de juiste. Er zal dus een andere verklaringt moeten komen voor het bestaan van de twee klassen van zwarte gaten.
Meer informatie over het OGLE onderzoek is te vinden in deze twee verschenen vakartikelen:
- Przemek Mróz et al, No massive black holes in the Milky Way halo, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07704-6. www.nature.com/articles/s41586-024-07704-6. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2403.02386
- Przemek Mróz et al, Microlensing Optical Depth and Event Rate toward the Large Magellanic Cloud Based on 20 yr of OGLE Observations, The Astrophysical Journal Supplement Series (2024). DOI: 10.3847/1538-4365/ad452e
Bron: Univ. Warschau.
Speak Your Mind